我国 数据 转换器 行业性能 应用场景 分析 图 数据转换器是通信系统必不可少的核心器件 数据转换器(A/D器件)可以分

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2017年我国数据转换器行业性能及应用场景分析(图)

字体大小: 2017-10-16 16:30  来源:中国报告网

中国报告网提示: 数据转换器是通信系统必不可少的核心器件 数据转换器(A/D器件)可以分

         数据转换器是通信系统必不可少的核心器件

         数据转换器(A/D 器件)可以分为模数转换器(ADC)和数模转化器(DAC),分别是将现模拟信号与数字信号互相进行转化的机器,模数转换器将现实世界中的模拟信号转换为数字信号的接口器件,是联系现实世界中模拟信号和数字信号的桥梁,是数字信号技术发展的基础。

         数据转换器是整个通信系统中的关键所在,也是整个系统的瓶颈,国内外科研机构、大厂家一直投入大量的物力、人力、财力致力于数据转换器件的研究。

         数据转换器有着广泛而多样化的应用场景,随着 CMOS 集成电路工艺的迅速发展,相对于模拟电路来说,数字电路集成度高、抗干扰强、易于实现和成本低的优势越来越明显,因此,数字电路常用来代替模拟电路以完成信号的处理。

         然而,现实中信号大多是模拟的,比如温度、声音、图像和压力等模拟信号。因此就需要连接模拟信号与数字信号的桥梁——模数转换器和数模转换器。

 
图:数据转换器中的模数转换器(ADC)与数模转换器(DAC)

         这个世界上的信息与数据,无论是否被编码成二进制形式,都是不可能脱离物理世界而单独存在的。存储器中的数据是以磁道上的磁极排列或者晶体管栅极中的电荷的形式存在的,逻辑器件的工作依赖于逻辑单元器件之间的电平传输,用户的操作靠按键开关的通断和触摸屏上的电压变化来被感知。

         因此无论是数据存储、数字信号处理、数字系统用户界面,都必须以电压、电流、电荷等模拟物理量的形式,在最终由模拟器件组成的电路中传递,完成复杂的功能。而数据转换器便是将现实世界中的模拟信号转换为数字信号的接口器件,是联系现实世界中模拟信号和数字信号的桥梁,是数字信号技术发展的基础。

         随着电子技术的迅猛发展以及大规模集成电路的广泛应用,数据转换器得到了广泛的应用。高速数据转换器被广泛应用于各个领域,如雷达、通信、电子对抗、测控、医疗、仪器仪表、高性能控制器以及数字通信系统等。

         根据不同的应用场景,厂家设计了具有不同采样率、精度、低噪音、功率、价格、尺寸的数据转换器,来定义并区分他们的产品。通常来看,一款数据转换器产品的高转换速度与高转换准确度(高精度)间的平衡,往往是衡量该款产品性能的两个重要指标。

 
图:数据转换器连接模拟与数字世界,应用广泛

         参考中国报告网发布《2016-2022年中国光电转换模块产业发展监测及盈利战略分析报告

         在无线通信系统中,高速率、高精度的数据转换器同样在基站、直放站、移动终端中都有着大量的应用。无线系统所需传输的数据经过复杂的信号处理过程,最终以变化的电压/电流信号的形式激励发射天线,由天线以电磁波的形式辐射至自由空间,再经过物理信道传输,被接收天线采集,再经过信号处理过程,最终还原成数据。

         其中发射天线——物理信道——接收天线的过程意味着无线射频通信系统必然涉及模拟过程,而信息数据的运算与控制则是典型的数字过程,期间必须要大量使用数据转换器件才能实现整套系统的正常运作。可以说,数据转换器件的性能将极大地影响基站与移动终端的通信工作效率。

 
图:应用于无线通信系统的高性能数据转换器芯片

         以无线设备的发射机为例,二进制数据经过信源编码、信道编码之后,首先根据星座图进行符号映射,由二进制数据映射成多进制符号,符号流经过成型滤波和数字-模拟(DA)转换变成基带模拟信号,基带信号经过正交调制器上变频至射频(有时经过若干级中频),最后进行功率放大并发射。

         可以看出从成型滤波那一步开始,离散的符号流被映射成了连续的模拟波形流。之后的正交混频和功率放大都是模拟操作。而到了接收机系统,则是与其正相反的一整套模拟-数字(AD)转换过程。

 
图:无线发射机与接收机中的数据处理过程

         随着通信系统的升级换代、全面进入 5G 时代后,无线带宽的大量增加与工作频谱的高频变迁,对于数据转换器芯片的速率和精度要求将会进一步的大幅提升。未来的无线发射机与接收机系统的终极目标将是直接数字合成和采集射频信号、而不需要进行频谱搬移变换到基带(中频)部分,以实现对于无线信道的软件数字化管理。

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